本案例涉及項(xiàng)目：  形貌觀察與測(cè)量    顯微結(jié)構(gòu)分析

IMC是什么？

專業(yè)文獻(xiàn)指出：IMC是Intermetallic compound 的縮寫，譯為"介面合金共化物"。

廣義上說(shuō)是指某些金屬相互緊密接觸之介面間，會(huì)產(chǎn)生一種原子遷移互動(dòng)的行為，組成一層類似合金的"化合物"，并可寫出分子式。

在焊接領(lǐng)域的狹義上是指銅錫、金錫、鎳錫及銀錫之間的共化物。其中尤以銅錫間之良性Cu6Sn5(Eta Phase)及惡性Cu3Sn(Epsilon Phase)最為常見，對(duì)焊錫性及焊點(diǎn)可靠度(即焊點(diǎn)強(qiáng)度)兩者影響最大。

IMC的定義

♦ 能夠被錫鉛合金焊料(或稱焊錫Solder)所焊接的金屬，如銅、鎳、金、銀等，其焊錫與被焊盤金屬之間，在高溫中會(huì)快速形成一薄層類似"錫合金"的化合物。

♦ 此物起源于錫原子及被焊金屬原子之相互結(jié)合、滲入、遷移、及擴(kuò)散等動(dòng)作，而在冷卻固化之后立即出現(xiàn)一層薄薄的"共化物"，且事后還會(huì)逐漸成長(zhǎng)增厚。

♦ 此類物質(zhì)其老化程度受到錫原子與底金屬原子互相滲入的多少，而又可分出好幾道層次來(lái)。這種由焊錫與其被焊金屬界面之間所形成的各種共合物，統(tǒng)稱IMC。

IMC對(duì)焊接可靠性至關(guān)重要！IMC太厚or太薄均會(huì)影響焊點(diǎn)可靠性：

IMC 太薄會(huì)形成焊接不良冷焊、虛焊、假焊等現(xiàn)象。

IMC太厚隨著厚度的增加，也會(huì)引起焊點(diǎn)中的微裂紋萌生。當(dāng)其厚度超過(guò)某一臨界值時(shí)，就會(huì)表現(xiàn)出脆性，使焊點(diǎn)在服役過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷周期性的應(yīng)變而導(dǎo)致失效。過(guò)厚的IMC層會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)產(chǎn)生裂紋，韌性和抗周期疲勞性下降，從而導(dǎo)致焊點(diǎn)的可靠性降低或是失效。

因此，在焊接過(guò)程中，IMC必須形成并具有適當(dāng)?shù)暮穸取Ｖ挥羞m量的IMC才可以起到提高焊接強(qiáng)度、阻礙焊料擴(kuò)散和氧化的作用，那么IMC層的厚度到底多少才合適呢？

對(duì)于IMC層，會(huì)因?yàn)楣に嚨牟煌纬刹煌腎MC層。IMC通常在合金熔點(diǎn)之后即開始發(fā)生，其發(fā)生速度受溫度（液相+N℃）和時(shí)間制約。一般IMC的厚度控制在1~3μm時(shí)有一個(gè)比較理想的機(jī)械強(qiáng)度。

另外，IMC在較高的溫度下（環(huán)境、器件的熱傳導(dǎo)等）其厚度還會(huì)進(jìn)一步的生長(zhǎng)，在產(chǎn)品使用過(guò)程中IMC仍不斷生長(zhǎng), 因此產(chǎn)品的可靠性問(wèn)題就會(huì)在到達(dá)使用年限后出現(xiàn)。

如何了解自身產(chǎn)品的IMC層厚度是否達(dá)標(biāo)呢？需要通過(guò)專業(yè)的檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)測(cè)量IMC厚度可預(yù)測(cè)焊點(diǎn)的可靠性強(qiáng)度，也可追溯工藝制造并改善優(yōu)化，控制IMC層的厚度在合理范圍內(nèi)。 

典型IMC厚度測(cè)量案例

美信檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室收到客戶送檢樣品為某同型號(hào)FPCA板兩個(gè)，想通過(guò)測(cè)量指定位置的IMC層的厚度來(lái)了解該位置的焊點(diǎn)可靠性。

檢測(cè)環(huán)境：環(huán)境溫度  22.3℃；  濕度  52％R.H

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：

IPC-TM 6502.1.1測(cè)試方法手冊(cè):手動(dòng)微切片法

GB/T 16594-2008微米級(jí)長(zhǎng)度的掃描電鏡測(cè)量方法通則 

檢測(cè)條件：

先將樣品切割、冷鑲、研磨、拋光、微蝕后，樣品表面鍍Pt30s,按照標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程放入掃描電子顯微鏡樣品室中對(duì)客戶要求之檢測(cè)位置進(jìn)行放大觀察與測(cè)量。 

按照客戶要求對(duì)樣品的C12和R1位置進(jìn)行了測(cè)量：

樣品1的C12位置	樣品2的C12位置
樣品1的R1位置	樣品2的R1位置

最終得到檢測(cè)結(jié)果：

美信檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室能夠通過(guò)專業(yè)的檢測(cè)技術(shù)手段、先進(jìn)的儀器設(shè)備和科學(xué)的檢測(cè)方法/標(biāo)準(zhǔn)，精確測(cè)量產(chǎn)品的IMC厚度，同時(shí)我們的工程師還能通過(guò)專業(yè)的分析，追溯產(chǎn)品的制造工藝，并提出改善和優(yōu)化的建議及方案，幫助企業(yè)將IMC層的厚度控制在合理范圍內(nèi)。

點(diǎn)擊免費(fèi)咨詢 獲取檢測(cè)方案

最后，我們的工程師分享了一個(gè)如何適當(dāng)控制IMC層的知識(shí)點(diǎn)，供大家學(xué)習(xí)交流！

如何適當(dāng)控制IMC ？

焊料與焊盤發(fā)生反應(yīng)在界面處形成一定厚度的金屬間化合物，表明界面實(shí)現(xiàn)了較好的潤(rùn)濕和連接，但是金屬間化合物在低溫下較脆，裂紋容易在界面處萌生和擴(kuò)展，因此該界面層是金屬體系失效的潛在因素。因此，如何適當(dāng)?shù)目刂艻MC成為急需解決的首要問(wèn)題。

Au/Ni/Cu三層結(jié)構(gòu)是一種廣泛應(yīng)用在電子封裝器件中采用的焊盤結(jié)構(gòu)。 Au層作為Ni表面的保護(hù)膜，具有良好的導(dǎo)電性能、潤(rùn)濕性能和防腐蝕性能等。Ni層由于在釬料中溶解速率很慢，可作為Cu層的阻隔層以防止Cu6Sn5，Cu3Sn等IMC的過(guò)量形成。

另外，在化學(xué)鍍Ni工藝中，鍍層中含有一定量的P元素。研究發(fā)現(xiàn)， 在回流焊過(guò)程中，P不會(huì)溶入焊料，并且在Ni層與IMC層形成由Ni，P 和Sn富集的高應(yīng)力層。P的含量對(duì)IMC的厚度有一定影響。當(dāng)鍍層中 P含量較高時(shí)，形成在Ni層和IMC之間的富P層能有效的阻止Ni參入反應(yīng)，減少IMC生成幾率，從而降低IMC厚度。

（以上內(nèi)容僅討論含錫的IMC，將不深入涉及其他的IMC。）

*** 以上內(nèi)容均為原創(chuàng)，如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明出處 ***

下篇分享內(nèi)容：你知道嗎？紫外線不光對(duì)人體有傷害，產(chǎn)品也一樣！